 |
테니스의 원리에 대해 잘 설명해 놓은 글입니다.
그림을 봐야 이해가 되는 글인데, 그림이 여러개라서 카피가 어렵네요.
그림까지 있는 원본을 보실려면(출처)..
http://www.cbjche.go.kr/emt/?doc=bbs/gnuboard.php&bo_table=m4_02&sselect=&stext=&ssort=wr_hit&sorder=desc&soperator=&page=6&wr_id=79
************
1. 개요
가. 주제로의 초대
스포츠 과학은 인간의 움직임, 특히 스포츠와 관련된 여러 가지 현상들을 연구하는 학문이다. 다시 말하면, 스포츠 과학은 스포츠나 인체 운동과 관련된 모든 현상들을 규명하여 여러 가지 개념, 법칙, 이론을 구성하고 이를 통해 현상을 기술, 설명, 예측, 통제하는 학문이라 하겠다. 스포츠 과학은 인간의 신체 활동을 보다 효율적이고 안전하게 하는데 기여할 뿐만 아니라, 스포츠 활동을 통해 얻는 효과를 극대화하는 방향으로 그 초점이 모아지고 있다. 경기력 향상을 전제로 할 경우 스포츠 과학은 앞의 정의에 비해 보다 구체적인 모습을 가진다. 즉, 스포츠과학은 개인이나 집단의 운동 능력과 효율을 극대화하여 최상의 운동 결과를 얻는 것을 그 목적으로 한다. 스포츠는 인간과 물체와의 조화로운 움직임이다. 스포츠의 모든 장면들, 즉 인간들의 다양한 몸놀림과 변화무쌍한 공들의 움직임은 과학 공부의 장이라고 할 수 있으므로 이런 장면들 속에서 과학의 원리를 찾아보고자 한다.
나. 관련 교육과정
♣ 초등학교: 물체의 속력(5학년)
♣ 중학교: 힘( 7학년), 여러 가지 운동(8학년)
2. 학습 활동
가. 목적
♣ 휘어지는 테니스공의 과학원리를 찾아 분석할 수 있다.
♣ 테니스공의 겉 구조를 과학적인 방법으로 설명할 수 있다.
나. 준비물
♣ 테니스 체, 테니스 공,
다. 초등 탐구학습 내용
♣ 온도에 따른 테니스공의 부피 변화가 있는가?
♣ 테니스공에 털이 부착되어 있는 이유는?
♣ 테니스공의 속력을 빠르게 할 수 있는 방법은?
라. 중등 탐구학습 내용
♣ 라켓헤드 크기는 어떤 영향을 줄까?
♣ 회전하는 테니스공은 왜 휘어지는가?
♣ 회전하는 테니스공은 바운드 되면 어디로 튈까?
3. 주제 관련 과학원리
가. 볼 회전(Ball spin)의 종류
볼 회전(Ball spin)의 종류에는 운동역학적으로 크게 드라이브(Drive)와 슬라이스(Slice) 로 나눌 수 있다.
♣ 드라이브(Drive) - 드라이브(Drive) 탑스핀(Topspin), 루프 탑스핀(Loop Topspin)
♣ 슬라이스(Slice) - 슬라이스( Slice), 사이드스핀(Sidespin), 차핑(Chopping)
나. 볼의 회전 원리
회전(spin)의 사용은 사실상 공을 이용하는 모든 운동에서의 전술과 기술에 중요한 역할을 한다. 회전은 백스핀(backspin)과 탑스핀(topspin) 또는 사이드스핀(sidespin) 등으로 구분할 수 있다.
다. 매그너스 효과
♣그림 1의 (a)와 같이, 회전이 없는 공에서는 공기가 양쪽으로 대칭적으로 흐른다. 따라서 공이 진행하는 반대 방향으로 공기에 의한 항력만 받을 뿐이다. 그러나 (b)와 같이 공이 회전하면, 회전하는 공의 위쪽 면은 공의 회전 방향과 공기의 흐름이 같아 공기를 끌고 가기 때문에 공기의 속도가 증가한다. 반면 아래쪽은 공의 회전 방향과 공기의 흐름이 반대 방향이므로 공기의 속도가 감소한다. 베르누이의 원리에 의해 윗면은 압력이 작고 아래쪽은 압력이 크다. 따라서 공은 위쪽 방향으로 알짜 힘을 받는다.
라. 실제 공이 휘어져나가는 모습
♣ 그림2, 3은 회전하는 공이 휘어져 나가는 모습이다. 항상 매그너스힘의 방향은 공 앞부분의 회전 방향과 같으며, 따라서 공이 휘어지는 방향은 공의 앞부분의 회전 방향과 같다. 그러므로 백스핀(backspin) 공은 비행 중에 올라가며, 탑스핀(topspin) 공은 가라앉는다.
마. 회전 공의 바운드
♣ 공이 어떤 표면을 때릴 때, 공은 다시 튀어 나아가기 전까지 짧은 시간 동안 그 표면에 붙어 있다. 공은 표면 위로 미끄러지며 마찰력을 일으킨다. 보통 공은 표면을 앞으로 밀고, 표면은 공을 뒤로 민다. 그 결과로 공의 전방속력은 느려진다. 공의 속력이 감속되는 크기는 마찰력의 크기에 의하며 마찰력은 공의 종류, 표면 상태 그리고 접촉 순간의 공의 속력에 의해 결정 된다
♣ 역회전(backspin)을 가한 공이 표면을 때릴 때, 공이 지면을 치는 지점에서, 직선운동과 회전운동은 같은 방향이며 합쳐진다. 그 결과 접촉지점에서의 마찰력은 회전이 없을 때보다 더 큰 효과를 갖는다. 공은 보통 때보다 더 큰 수평 속력을 잃게 되므로 그림 4.와 같이 높게 튀게 된다.
♣ 순회전인 경우 사실상 두 개의 결과가 나올 수 있다. 첫 번째로 직선속력이 회전속력보다 클 때는 접촉점에서 공은 앞으로 나가지만 전방속력은 감소된다. 이것이 마찰의 효과를 감소시키므로, 회전이 없을 때처럼 공이 되 튈 때 전방속력의 많은 감속이 일어나지 않는다. 그러나 빠른 순회전에 의하여 직선속력보다 회전속력이 크면, 공은 접촉점에서 뒤로 가게 된다. 따라서 공은 앞쪽으로 힘을 받아 가속이 붙으며, 되 튈 때 오히려 수평 속력을 얻게 되므로 그림5.처럼 공은 낮게 튄다.
바. 라켓헤드의 크기
♣ 오버사이즈 라켓과 스몰사이즈 라켓의 질량은 일정하다고 할 때 반경에 의해서 회전 관성력의 크기가 달라진다. 반경이 달라진다. 반경이 작은 라켓은 회전관성력이 적으므로 공이 정확히 맞지 않을 때는 라켓이 비틀어지거나 쉽게 돌아가는 역학적 법칙에 지배를 받는다. 공을 앞으로 정확하게, 깊게, 강하게 보내는 것이 테니스 타격에서 제일 중요하다면 직선 운동량을 이동시키는 힘의 원리 즉, 수평요소의 속도와 힘을 크게 해야 된다.
|
|
파일 :
|
|
조회 : 4960 |
|
작성 : 2007년 06월 20일 18:06:44 |
|
